一種能夠回收利用淋浴廢水余熱的熱泵熱水器裝置的制作方法

本實用新型涉及回收利用淋浴廢水余熱技術領域，更具體地說，涉及一種能夠回收利用淋浴廢水余熱的熱泵熱水器裝置。

背景技術：

熱泵熱水器主要包括壓縮機、冷凝器、節流閥以及蒸發器。制熱水模式的工作原理如下：高溫高壓的冷媒蒸汽從壓縮機中排出，之后流進冷凝器，將熱量傳遞給冷凝器中的冷水，同時冷媒被冷凝為中溫高壓的液體，之后冷媒流進節流閥中，被節流成為低溫低壓的兩相冷媒，之后再流入蒸發器中，吸熱變為氣體冷媒，最后再流回壓縮機中。在環境溫度較低時，蒸發器上會凝霜，此時需要開啟除霜模式，冷媒的流向變為與上述制熱水模式相反的方向：高溫高壓的冷媒蒸汽從壓縮機中排出后，流入蒸發器中，冷媒在蒸發器中散熱，除霜，同時冷媒被冷凝成中溫高壓的液體，之后流進節流閥中，被節流為低溫低壓的兩相冷媒，之后再流入冷凝器中，吸收冷凝器中熱水的熱量，變為氣體冷媒，最后流回壓縮機中。

淋浴后產生的廢水溫度一般都在35℃以上。如果能將廢水的余熱回收利用在熱泵熱水器裝置中，那么就會大大降低熱泵熱水器對能源的消耗，達到節能減排的目的。

因此，如何設計一種能夠回收利用淋浴廢水余熱的熱泵熱水器裝置，該熱泵熱水器裝置能夠回收利用淋浴廢水中的余熱，從而降低對能源的消耗，節能減排，是本領域技術人員亟待解決的關鍵性問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種能夠回收利用淋浴廢水余熱的熱泵熱水器裝置，該熱泵熱水器裝置能夠回收利用淋浴廢水中的余熱，從而降低對能源的消耗，節能減排。

為達到上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種能夠回收利用淋浴廢水余熱的熱泵熱水器裝置，包括：

壓縮機、四通閥、冷凝器、節流閥以及蒸發器，還包括：

集水槽；

廢水終端；

用于將所述集水槽中的廢水泵出的第一水泵；

并聯設置于所述集水槽和所述廢水終端之間的第一廢水管和第二廢水管；

蓄熱器，所述蓄熱器內具有廢水換熱管和冷媒換熱管，還具有填充于所述廢水換熱管和所述冷媒換熱管之間的蓄熱材料；所述廢水換熱管連接于所述第二廢水管中；

用于控制所述第一廢水管導通，且所述第二廢水管截止，或者所述第一廢水管截止，且所述第二廢水管導通的第一閥組；

冷媒管，在除霜模式時，所述冷媒管能夠連通所述蒸發器的冷媒出口和所述壓縮機的進口，所述蓄熱器的冷媒換熱管連接于所述冷媒管中；還包括第二閥組，所述第二閥組能夠控制所述冷媒管導通，同時切斷所述蒸發器與所述冷凝器之間的回路，還能夠控制所述冷媒管截止，同時導通所述蒸發器與所述冷凝器之間的回路。

優選地，還包括冷水預熱器，所述冷水預熱器包括廢水進口、廢水出口、冷水進口以及冷水出口；

所述集水槽的出水口與所述冷水預熱器的廢水進口連通，冷水管與所述冷水預熱器的冷水進口連通，所述冷水預熱器的冷水出口與所述冷凝器的進水口連通，所述冷水預熱器的廢水出口能夠與所述第一廢水管或第二廢水管連通。

優選地，所述廢水終端為儲水罐；

所述蒸發器的換熱管包括外管和設置于所述外管內的內管；

所述外管與所述內管之間形成的環形通道為冷媒通道；

所述蒸發器的內管與所述儲水罐通過第三廢水管構成閉合回路；

所述第三廢水管上設置有第二水泵。

優選地，所述儲水罐內設置有溫度傳感器，該溫度傳感器用于控制所述第二水泵的啟停。

優選地，所述第一閥組包括第一三通閥和第二三通閥；

所述第一三通閥的S口和D口連接于所述第一廢水管中，C口與所述第二廢水管的進口連通，所述第一水泵連接于所述第一廢水管中，且位于所述第一三通閥和所述集水槽之間；所述第二三通閥的S口和D口連接于所述第一廢水管中，所述第二三通閥的C口與所述第二廢水管的出口連通。

優選地，所述第二閥組包括第三三通閥和第四三通閥；

所述第三三通閥的C口與所述蒸發器在除霜模式時的冷媒出口連通，S口與所述冷凝器的冷媒出口連通，D口與所述蓄熱器的冷媒換熱管的進口連通，所述節流閥位于所述C口和所述蒸發器之間；

所述第四三通閥的C口與四通閥的S口連通，所述第四三通閥的S口與所述冷凝器的冷媒進口連通，D口與所述蓄熱器的冷媒換熱管的出口連通。

優選地，所述蓄熱器的廢水換熱管為螺旋狀管；所述蓄熱器的冷媒換熱管包括多根直管，所述蓄熱器還具有與多根所述直管的進口連通的分流器，與多根所述直管的出口連通的集流器。

優選地，多根所述直管中，有一部分位于所述螺旋狀管的外側，且圍繞所述螺旋狀管均勻布置，另一部分位于所述螺旋狀管的內側。

優選地，所述集水槽內設置有過濾器。

優選地，還包括一端與所述儲水罐連通，另一端與用水設備連通的第四廢水管，所述第四廢水管上設置有電磁閥。

從上述技術方案可以看出，在環境溫度較高時，從集水槽中流出的廢水直接通過第一廢水管進入廢水終端；在環境溫度較低時，使從集水槽流出的廢水先經過蓄熱器，再流入廢水終端。廢水的熱量被儲存在蓄熱器中。在開啟除霜模式后，冷媒吸收蓄熱器中的熱量，變為氣體冷媒，流回壓縮機中，這樣就避免了對冷凝器中熱水熱量的消耗。本實用新型實現了對淋浴廢水的回收利用，從而達到了節能減排的目的。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型一具體實施例提供的能夠回收利用淋浴廢水余熱的熱泵熱水器裝置的結構示意圖；

圖2為本實用新型一具體實施例提供的室外環境溫度低于17℃時，制熱水模式時的冷媒和廢水的流向圖；

圖3為本實用新型一具體實施例提供的室外環境溫度高于17℃時，制熱水模式時的冷媒和廢水的流向圖；

圖4為本實用新型一具體實施例提供的除霜模式時冷媒的流向圖；

圖5為本實用新型一具體實施例提供的蓄熱器的結構示意圖；

圖6為本實用新型一具體實施例提供的蒸發器的結構示意圖；

圖7為本實用新型一具體實施例提供的蒸發器的換熱管的結構示意圖。

其中，1為淋浴噴頭、2為冷熱水混合閥、3為集水槽、31為過濾器、4為冷水預熱器、5為第一水泵、6為第一三通閥、7為第二三通閥、8為儲水罐、9為第二水泵、10為電磁閥、11為壓縮機、12為四通閥、13為冷凝器、14為第四三通閥、15為第三三通閥、16為蓄熱器、161為分流器、162為螺旋狀管、163為集流器、164為直管、17為節流閥、18為蒸發器、181為外側換熱翅片、182為外管、183為內管、184為內側換熱翅片、19為風扇。

具體實施方式

本實用新型提供了一種能夠回收利用淋浴廢水余熱的熱泵熱水器裝置，該熱泵熱熱器能夠回收利用淋浴廢水中的余熱，從而降低對能源的消耗，節能減排。

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

請參考圖1-7。在本實用新型一具體實施例中，熱泵熱水器裝置包括：壓縮機11、四通閥12、冷凝器13、節流閥17、蒸發器18，還包括集水槽3、廢水終端、第一水泵5、蓄熱器16、第一閥組、第二閥組、第一廢水管、第二廢水管以及冷媒管。

集水槽3用于收集淋浴廢水。第一水泵5用于將集水槽3內的廢水泵出。第一廢水管和第二廢水管并聯設置于集水槽3和廢水終端之間。蓄熱器16具有冷媒換熱管和廢水換熱管，還具有位于冷媒換熱管和廢水換熱管之間的蓄熱材料。蓄熱器16的廢水換熱管連接于第二廢水管中。第一閥組用于控制第一廢水管導通，且第二廢水管截止，或者第一廢水管截止，且第二廢水管導通。

在室外環境溫度較高時，比如在室外環境溫度高于17℃時，蒸發器18上不會出現結霜，因此，不需要開啟除霜模式，因此，第一閥組控制第一廢水管導通，且第二廢水管截止，從集水槽3流出的廢水不經過蓄熱器16，直接通過第一廢水管流入進廢水終端；在室外環境溫度較低時，比如在室外環境溫度低于17℃時，第一閥組控制第一廢水管截止，且第二廢水管導通，從集水槽3流出的廢水先要經過蓄熱器16，之后再進入廢水終端，在該過程中，廢水的部分熱量會被保存在蓄熱器中。

冷媒管能夠連通蒸發器18在除霜模式時的冷媒出口和壓縮機11的進口。蓄熱器16的冷媒換熱管連接于冷媒管中。第二閥組能夠控制冷媒管導通，同時切斷蒸發器18、冷凝器13以及壓縮機11之間的回路，還能夠控制冷媒管截止，同時導通蒸發器18、冷凝器13以及壓縮機11之間的回路。在除霜模式時，第二閥組控制冷媒管導通，同時切斷蒸發器18、冷凝器13以及壓縮機11之間的回路。冷媒在蒸發器18中散熱、除霜，經節流閥17的節流后，流入蓄熱器16的冷媒換熱管中，吸取蓄熱材料中儲存的熱量，變為氣體冷媒，流回壓縮機11中。這樣就避免了冷媒消耗冷凝器13中熱水的熱量，從而達到節能減排的目的。

在本實用新型一具體實施例中，增設了冷水預熱器4。冷水預熱器4用于預熱冷水。冷水預熱器4具有廢水進口、廢水出口、冷水進口以及冷水出口。廢水和冷水在冷水預熱器4中進行熱交換，冷水吸收廢水中的熱量，提升自身的溫度，從而來降低壓縮機11的功率消耗，達到節能減排的目的。集水槽3的出水口與冷水預熱器4的廢水進口連通。冷水預熱器4的廢水出口能夠與第一廢水管或第二廢水管連通。冷水管與冷水預熱器4的冷水進口連通，冷水預熱器4的冷水出口與冷凝器13的進水口連通。蓄熱器16和冷水預熱器4組成了對廢水余熱的二級梯度回收利用。

在本實用新型一具體實施例中，上述中的廢水終端為儲水罐8。蒸發器18的換熱管包括外管182和設置于外管182內的內管183。外管182和內管183之間形成的環形通道為冷媒通道。還包括第三廢水管。蒸發器18的內管183和儲水罐8通過第三廢水管形成閉合回路。第二水泵9設置在第三廢水管上。在室外環境溫度低于17℃時，蒸發溫度通常在8℃以下。對于蓄熱器16來說，相變蓄熱材料的熔化溫度為16℃，廢水的進水溫度約為26℃，出水溫度約為20℃，即廢水的出水溫度高于蒸發溫度，廢水中的余熱能夠用在蒸發器18中與冷媒進行換熱，從而提高熱泵熱水器的工作效率。

在制熱水的模式中，同時在室外環境溫度低于17℃，且儲水罐8內水溫在8℃以上時，啟動第二水泵9，廢水在蒸發器18的內管183與儲水罐8之間作循環流動，冷媒在蒸發器18的環形通道內流動，同時與內管183中的廢水和外部的空氣進行換熱，此為冷媒雙熱源換熱模式。當儲水罐8內的廢水溫度低于8℃時，使第二水泵9停止工作，環形通道內的冷媒只與外部空氣進行熱交換，冷媒進入單熱源換熱模式。蓄熱器16、冷水預熱器4以及儲水罐8和蒸發器18的閉合回路構成了對廢水余熱的三級梯度回收利用。

為了進一步提高上述蒸發器18內冷媒與廢水的換熱效率，可以在內管183的外表面上設置內側換熱翅片184。

為了使本實用新型中的熱泵熱水器裝置更加智能化，在本實用新型一具體實施例中，在儲水罐8內設置了溫度傳感器，該溫度傳感器將溫度信號傳輸給控制器，當溫度傳感器檢測到的廢水的溫度大于8℃時，控制器控制第二水泵9工作，當溫度傳感器檢測到的廢水的溫度低于8℃時，控制器控制第二水泵9停止工作。

在本實用新型一具體實施例中，第一廢水管和第二廢水管的并聯設置是通過以下方式實現的：第一閥組包括第一三通閥6和第二三通閥7。第一三通閥6的S口和D口連接于第一廢水管中。第一三通閥6的C口與第二廢水管的進口連通。第二三通閥7的S口和D口連接于第一廢水管中，第二三通閥7的C口與第二廢水管的出口連通。第一水泵5設置在第一廢水管中，且位于第一三通閥6和冷水預熱器4之間。

在室外環境溫度高于17℃時，廢水不經過蓄熱器16，直接經過第一廢水管。那么，第一三通閥6的S口和D口導通，S口和C口截止，第二三通閥7的S口和D口導通，S口和C口截止。廢水的流向為：冷水預熱器4的廢水出口—第一三通閥6的S口—第一三通閥6的D口—第二三通閥7的S口—第二三通閥7的D口—廢水終端。

在室外環境溫度低于17℃時，廢水要經過蓄熱器16，再流入廢水終端。那么，第一三通閥6的S口和D口截止，S口和C口導通，第二三通閥7的S口和D口截止，D口和C口導通。廢水的流向為：冷水預熱器4的廢水出口—第一三通閥6的S口—第一三通閥6的C口—第二三通閥7的C口—第二三通閥7的D口—廢水終端。

在本實用新型一具體實施例中，蓄熱器16與冷凝器13的并聯方式是通過以下方式實現的：第二閥組包括第三三通閥15和第四三通閥14。第三三通閥15的C口與蒸發器18的冷媒出口連通，S口與冷凝器13的冷媒出口連通，D口與蓄熱器16的冷媒換熱管的進口連通。第四三通閥14的C口與四通閥12的S口連通，第四三通閥14的S口與冷凝器13的冷媒進口連通，D口與蓄熱器16的冷媒換熱管的出口連通。

在制熱水模式時，第三三通閥15的S口和C口導通，C口和D口截止，第四三通閥14的C口和S口導通，C口和D口截止。冷媒的流向為：壓縮機11—四通閥12的C口—四通閥12的S口—第四三通閥14的C口—第四三通閥14的S口—冷凝器13的冷媒進口—冷凝器13的冷媒出口—第三三通閥15的S口—第三三通閥15的C口—節流閥17—蒸發器18的環形通道的冷媒進口—蒸發器18的環形通道的冷媒出口—四通閥12的D口—四通閥12的E口—壓縮機11。

在除霜模式時，蒸發器18的環形通道的冷媒進口和冷媒出口對調。第三三通閥15的C口和D口導通，C口和S口截止。第四三通閥14的D口和C口導通，C口和S口截止。冷媒的流向為：壓縮機11—四通閥12的C口—四通閥12的D口—蒸發器18的環形通道的冷媒進口—蒸發器18的環形通道的冷媒出口—節流閥17—第三三通閥15的C口—第三三通閥15的D口—蓄熱器16的冷媒換熱管的進口—蓄熱器16的冷媒換熱管的出口—第四三通閥14的D口—第四三通閥14的C口—四通閥12的S口—四通閥12的E口—壓縮機11。

在本實用新型一具體實施例中，上述中的蓄熱器16的廢水換熱管為螺旋狀管162。螺旋狀管162延長了廢水與蓄熱材料的換熱時間，確保廢水與蓄熱材料充分地換熱。蓄熱器16的冷媒換熱管包括多根直管164，蓄熱器16還具有分流器161和集流器163。分流器161與多根直管164的進口連通，集流器163與多根直管164的出口連通。

進一步地，為了提高冷媒與蓄熱材料的換熱效率，將多根直管164中的一部分直管164位于螺旋狀管162的外側，且圍繞螺旋狀管162均勻布置。另一部分直管164位于螺旋狀管162的內側。

在本實用新型一具體實施例中，在集水槽3內設置了過濾器31，該過濾器31用于過濾淋浴廢水中的頭發等雜質，從而防止廢水管的堵塞，確保整個裝置的順利運行。

在本實用新型一具體實施例中，還包括第四廢水管，第四廢水管的一端與儲水罐8連通，另一端與用水設備連通。該用水設備可以為廁所的馬桶。在第四廢水管上設置電磁閥10，在需要沖廁時，電磁閥10被觸發，導通，廢水從儲水罐8內流出。還可以在儲水罐8上設置溢流閥。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。